Prototype device for measuring the dustiness of stone and lime dust used in explosion prevention

• Autorzy: Toman Adrian , Dyduch Zdzisław , Skowronek Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.46873/2300-3960.1426

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the prototype of a device for measuring the dustiness of powdered materials by means of a new measurement method. The currently employed stationary laboratory device, utilised in KD “Barbara”, uses the attenuation of a radiant flux transmitted through a dust cloud induced by a manually generated air blast. The new device uses the same measurement method, but it includes modern elements based on a microprocessor, a laser line generator instead of an LED diode, and a precise multi-channel detector. The generated quantity of the mixture (dust and air) is strictly determined and precisely dosed via buffer containers, pressure sensors, and high-speed solenoid valves. Utilising the new solutions will make it possible to improve the repeatability of the air blast parameters and the detection of the dispersed dust cloud, which will enable a better evaluation of the tested dust quality. The paper presents a prototype of a device for measuring the dustiness of stone and lime dusts. The device can also be used to determine the dustiness of other powdered materials.

Słowa kluczowe

EN

dust; volatility; measurement; methodology

PL

kurz; lotność; pomiar; metodologia

• Wydawca: Elsevier ; Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Journal of Sustainable Mining
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 23, iss. 3
• Strony: 327--336
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz.

Twórcy

autor

Toman Adrian

• Central Mining Institute - National Research Institute, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2879-9702

autor

Dyduch Zdzisław

• Central Mining Institute - National Research Institute, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4097-7193

autor

Skowronek Tomasz

• Central Mining Institute - National Research Institute, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4684-9208

Bibliografia

• [1] Cybulski W. Wybuchy pyłu węglowego i ich zwalczanie. Wydawnictwo Śląsk; 1973. p. 451.
• [2] Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 23 listopada 2016 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych Dz.U.2017.1118 Rozdział 5 - zagrożenie wybuchem pyłu węglowego - Szczegółowe wymagania dotyczące prow. 2016 [Internet]. 2017; Available from: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20170001118/O/D20171118.pdf.
• [3] Directive 1992/104 - minimum requirements for improving the safety and health protection of workers in surface and underground mineral-extracting industries (twelfth individual Directive within the meaning of Article 16 (1) of Directive 89/391/EEC).
• [4] Lebecki K. Neutralizacja osiadłego pyłu węglowego jako zabezpieczenie przed przenoszeniem wybuchu. Główny Instytut Górnictwa 1993;784.
• [5] Rice GS. Explosibility of coal dust, vol. 20. Pittsburgh: Bureau of Mines; 1911.
• [6] Taffanel MJ. Premiers essays sur I’inflammabilite des poussieres, aout 1907 Rapport public par le Comite Central des houilleres de France. 1907.
• [7] Śliz J, Florczyk M. Przyrząd “Barbara - LPW1” do oceny lotności pyłów wapiennych. Vol. 8, Bezpieczeństwo Pracy w Górnictwie. Katowice: Wyższy Urząd Górniczy; 1970.
• [8] Cybulski W. Biuletyn głównego instytutu górnictwa. Główny instytut górnictwa. 1953. p. 2-3.
• [9] Tideswell F, Wheeler HR. Trans Inst Mar Eng 1937;94(149): 229.
• [10] Schuhknecht W, Kunz M, Glückauf H. No title, vol. 16. Vols; 1964. p. 981.
• [11] Jan S. Opracowanie i wykonanie prototypów aparatury do pomiaru rozkładu ziarnowego, powierzchni właściwej, kohezji i lotności pyłów kamiennych nr BG-T/XX.28.1.GIG. Główny Instytut Górnictwa; 1968.
• [12] EN 15051-1:2014-03 Workplace exposure Measurement of the dustiness of bulk materials - Part 1: requirements and choice of test methods. 2014.
• [13] EN 15051-2:2014-03 Workplace exposure - measurement of the dustiness of bulk materials - Part 2: rotating drum method. 2014.
• [14] EN 15051-3:2014-03 Workplace exposure - measurement of the dustiness of bulk materials - Part 3: continuous drop method. 2014.
• [15] Klippel A, Scheid M, Koperski J, Wappler M, Krause U. Influence of dustiness on small-scale vented dust explosions. J Loss Prev Process Ind [Internet] 2013;26(6):1433-41. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2013.09.006.
• [16] Klippel A, Schmidt M, Krause U. Dustiness in workplace safety and explosion protection - review and outlook. J Loss Prev Process Ind [Internet] 2015;34:22-9. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2015.01.011.
• [17] Plinke MAE, Maus R, Leith D. Experimental examination of factors that affect dust generation by using heubach and mri testers. Am Ind Hyg Assoc J 1992;53(5):325-30.
• [18] Bach S, Schmidt E. Determining the dustiness of powders - a comparison of three measuring devices. Ann Occup Hyg [Internet] 2008 Oct 16;52(8):717-25. Available from: https://academic.oup.com/annweh/article/52/8/717/247776/Determining-the-Dustiness-of-PowdersA-Comparison.
• [19] Chen H, Turkevich LA, Jog MA, Ghia U. Numerical investigation of powder aerosolization in a mining rock dust dispersion chamber. J Loss Prev Process Ind [Internet] 2023; 83(September 2022):105050. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2023.105050.
• [20] Polish Standard. PN-G-11020:2019-10 Mining - Antiexplosive stone dust. 2019.
• [21] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych (Dz.U. z 2002 r. Nr 94, poz. 841, z 2003 r. Nr 181, poz. 1777, z 2004 r. Nr 219, poz. 2227). 2009. p. 17380-1 (220).
• [22] Cybulski K. Zagrożenie wybuchem pyłu węglowego oraz ocena skuteczności działań profilaktycznych w polskich kopalniach węgla kamiennego. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa 2005;864 str:44-7.
• [23] Adam Szade. Określenie obszaru stosowalności ultradźwięków i światła laserowego przy automatycznych pomiarach stężeń zawiesin występujących w górniczych procesach technologicznych”, praca doktorska. Główny Instytut Górnictwa. 1996.
• [24] Adam Szade. Aktualny stan techniki laserowej w górnictwie - możliwości rozwoju i zastosowań. SITG; 2002. p. 53-61.
• [25] Szade A, Bochenek W, Motyka Z, Ramowski A. Opracowanie laserowej metody badania gęstości i rozkładu przestrzennego zapylenia w obszarach zagrożonych występowaniem wysokich stężeń pyłów przemysłowych lub komunikacyjnych. Katowice: Główny Instytut Górnictwa; 2009.
• [26] Szade A, Bochenek W, Motyka Z, Ramowski A, Smoła T. Opracowanie akustyczno-optycznej metody do dynamicznych pomiarów koncentracji pyłów węglowych w obłokach o dużej gęstości. Katowice: Główny Instytut Górnictwa; 2011.
• [27] Van de Hulst HC, Twersky V. Light scattering by small particles. Phys Today 1957;10(12):28-30.
• [28] Stockham JD. FEG. Particle size analysis. Michigan: Ann Arbor Science Pub; 1977.
• [29] Kordek J, Kielski A, Wodnicka KNJ. Porównanie wyników oznaczeń granulometrycznych drobnoziarnistych materiałów modelowych. In: Teoria i praktyka granulometrii subtelnych proszków i zawiesin,. Rudy k/Gliwic: conference materials; 1994.
• [30] Murillo C, Dufaud O, Bardin-Monnier N, López O, Munoz F, Perrin L. Dust explosions: CFD modeling as a tool to characterize the relevant parameters of the dust dispersion. Chem Eng Sci [Internet] 2013;104:103-16. Available from: https://doi.org/10.1016/j.ces.2013.07.029.
• [31] Zhang X, Yu J, Yan X, Xie Q, Gao W. Flame propagation behaviors of nano- and micro-scale PMMA dust explosions. J Loss Prev Process Ind [Internet] 2016;40:101-11. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2015.12.010.
• [32] Bu Y, Addo A, Amyotte P, Yuan C. Classification of dispersibility for combustible dust based on Hausner ratio. J Loss Prev Process Ind [Internet] 2023;81(July 2022): 104925. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2022.104925.
• [33] Perera IE, Sapko MJ, Harris ML, Zlochower IA, Weiss ES. Design and development of a dust dispersion chamber to quantify the dispersibility of rock dust. J Loss Prev Process Ind [Internet] 2016;39:7-16. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2015.11.002.
• [34] Eckhoff RK. Dust explosions in the process industries: identification, assessment and control of dust hazards. 2003. p. 1-719.